本發(fā)明涉及金屬成型技術(shù)。具體涉及鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型的技術(shù)。

背景技術(shù)：

汽車零部件主要材料多為鋼鐵件，但這類材料由于密度大，加工繁瑣等缺點(diǎn)，加大了汽車燃油的消耗和溫室氣體的排放。資料顯示，如果整車質(zhì)量減少10%，就可以節(jié)油5%~8%；在溫室效應(yīng)方面，汽車重量每減輕100kg，可以減少co2排放12.5g/km。鋁合金密度小，同時(shí)其具有較好的力學(xué)性能、鑄造性能和切削性能，以不同材料與鋁（合金）復(fù)合而成的鋁基復(fù)合材料可作為車用材料，換熱器等重要零部件，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和車速、提升操控性和可靠性、減輕汽車自重和降低能耗、減少尾氣排放及噪音污染有顯著作用，結(jié)構(gòu)材料的輕量化，對于提高能源的利用率，降低環(huán)境污染具有十分重大的意義。但使用液-液復(fù)合鑄造，在熔鑄過程中容易卷入空氣以及凝固過程中的體積收縮而產(chǎn)生縮松縮孔等常見鑄造缺陷，難以滿足其性能要求。如劉林峰等發(fā)明的一種雙液復(fù)合鑄造的方法（cn105798273a）可以使得雙液復(fù)合鑄造的過程中,兩種鑄造液在澆注過程中互不干擾、不沖混,因此提高了雙金屬復(fù)合鑄件的質(zhì)量。但不可避免帶來縮松縮孔等常見鑄造缺陷，而且由于鋁的化學(xué)活性高，在高溫下成型容易形成較厚的氧化膜，影響復(fù)合效果，另外高溫液體到固體很容易引起較大的體積收縮，引起零件變形，因此為了解決這一傳統(tǒng)工藝中的難題，提高鋁基復(fù)合板性能，逐步降低制造成本，就需要提出有效的技術(shù)方法。但是目前為止，尚未有類似的技術(shù)方面的報(bào)導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)軋制成型的方法。

本發(fā)明是鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型的方法，其步驟為：

（1）利用軋制裝置并通過傾斜板制備鋁合金半固態(tài)漿料，鋁合金半固態(tài)漿料直接進(jìn)入第一組凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫中，在摩擦力的作用下鋁合金半固態(tài)漿料發(fā)生流動(dòng)，軋制成板，作為基底材料；

（2）借助軋輥的推力，鋁合金板繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，在遇到第二道軋輥時(shí)，將第二種鋁合金漿料從坩堝倒入傾斜板并基底板材上鋪展一并同送入封閉的矩形輥縫中軋制成型；

（3）在整個(gè)鋁合金板復(fù)合過程完成后在其上重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一層的軋制成型，直到到達(dá)所需層數(shù)，制作雙層或者多層鋁合金復(fù)合板材。

本發(fā)明的有益之處是：由于成型的溫度低可以有效減少凝固時(shí)的體積收縮，減少了縮松縮孔缺陷，減少板材成型時(shí)氧化膜的厚度提高復(fù)合效果，從而進(jìn)一步增強(qiáng)材料性能：該方法實(shí)用強(qiáng)，還可以用于鋅合金，銅合金，鎂合金等合金的軋制復(fù)合。

附圖說明

圖1為半固態(tài)軋制成型方法的示意圖，圖2為半固態(tài)軋制成型a356/2024鋁合金雙層復(fù)合板顯微組織。圖3為半固態(tài)軋制成型a356/2024鋁合金三層復(fù)合板顯微組織。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型的方法，其步驟為：如圖1所示：

（1）利用軋制裝置并通過傾斜板制備鋁合金半固態(tài)漿料，鋁合金半固態(tài)漿料直接進(jìn)入第一組凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫中，在摩擦力的作用下鋁合金半固態(tài)漿料發(fā)生流動(dòng)，軋制成板，作為基底材料；

（2）借助軋輥的推力，鋁合金板繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，在遇到第二道軋輥時(shí)，將第二種鋁合金漿料從坩堝倒入傾斜板并基底板材上鋪展一并同送入封閉的矩形輥縫中軋制成型；

（3）在整個(gè)鋁合金板復(fù)合過程完成后在其上重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一層的軋制成型，直到到達(dá)所需層數(shù)，制作雙層或者多層鋁合金復(fù)合板材。

以上所述的鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型方法，所述的軋制裝置是由兩組組凹凸組成具有封閉的矩形輥縫的軋機(jī)，第一組軋輥中心距離第二組軋輥中心距離為60cm，使用過程中腔內(nèi)溫度控制在300℃-500℃，軋輥旋轉(zhuǎn)速度為20-30r/min，軋制壓力為30-60mpa。

以上所述的鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)軋制成型方法，所述的傾斜板是指雙流股導(dǎo)流器搭接在軋機(jī)上，與水平線夾角為30°~60°，雙流股倒流器長60cm，中間有一道長40cm的熔體分流面。

以上所述的鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)軋制成型方法，所述的凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫是指一對直徑為30cm的凹凸軋輥組成，在軋制過程中形成封閉的、能夠防止金屬液外溢的矩形輥縫，矩形輥縫內(nèi)腔寬都為40cm，第一組矩形輥縫高度為0.2~0.7cm，第二組矩形輥縫高度為0.5~1.5cm。

以上所述的鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)軋制成型方法，所述的鋁合金半固態(tài)漿料是指在鋁合金液相線40℃-50℃時(shí)沿著導(dǎo)流板澆注最后得到為直徑為80-150μm的近球狀顆粒組織的鋁合金半固態(tài)漿料，其固相率為30％-40％。

以上所述的鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)軋制成型方法，所述的鋁合金漿料再基體板材上的鋪展是指點(diǎn)與點(diǎn)之間的緊密連接，前一個(gè)壓接點(diǎn)緊貼著后一個(gè)壓接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)基體和復(fù)合材料的緊密接觸。

以上所述的鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)軋制成型方法，所述的復(fù)合過程指基底板材通過第二組凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫中與第二種半固態(tài)鋁合金漿料一同在軋機(jī)的壓力下和鋁合金凝固所釋放的結(jié)晶潛熱作用下實(shí)現(xiàn)連接。

本發(fā)明可以根據(jù)以下實(shí)例實(shí)施，但不局限以下實(shí)例；在本發(fā)明中使用的術(shù)語，除非另有說明外，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義；應(yīng)理解，這些實(shí)例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍；在以下實(shí)施例中，未詳細(xì)描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例是具體實(shí)施鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型的方法，其具體過程為：將a356鋁合金與2024鋁合金鑄錠分別放入預(yù)熱好的石墨坩堝中，并將石墨坩堝分別放入7.5kw的井式坩堝電阻爐中，熔煉溫度為750℃，合金熔體溫度達(dá)到750℃時(shí)，使用c2cl6分別金熔體進(jìn)行精煉、除氣，c2cl6的加入量為合金總質(zhì)量的1％，精煉完成之后，扒渣靜置處理。用熱電偶對合金熔體分別測溫，當(dāng)a356溫度達(dá)到660℃，2024溫度達(dá)到680℃分別放入電阻爐中保溫，將軋制機(jī)調(diào)試好后，將a356合金熔體從電阻爐內(nèi)取出澆到雙流股導(dǎo)流板上與水平線夾角為30°，矩形輥縫腔內(nèi)溫度控制為300℃，將合金溶體澆到雙流股導(dǎo)流板上端，經(jīng)過斜流板分流和匯流后流到凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫，矩形輥縫內(nèi)腔寬40cm，第一組矩形輥縫的高為0.2cm，此時(shí)軋機(jī)轉(zhuǎn)速為20r/min，軋機(jī)壓力為30mpa，在成型板件接觸到第二組軋機(jī)軋輥時(shí)，2024合金熔體以同樣步驟澆入，第二組矩形輥縫高0.5cm，與板件同時(shí)進(jìn)入軋機(jī)，軋制成雙層復(fù)合板。

如圖2所示，為半固態(tài)軋制成型a356/2024鋁合金雙層復(fù)合板顯微組織。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例是具體實(shí)施鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型的方法，其具體過程為：將a356鋁合金與2024鋁合金鑄錠分別放入預(yù)熱好的石墨坩堝中，并將石墨坩堝分別放入7.5kw的井式坩堝電阻爐中，熔煉溫度為750℃，合金熔體溫度達(dá)到750℃時(shí)，使用c2cl6分別金熔體進(jìn)行精煉、除氣，c2cl6的加入量為合金總質(zhì)量的1％，精煉完成之后，扒渣靜置處理。用熱電偶對合金熔體分別測溫，當(dāng)a356溫度達(dá)到660℃，2024溫度達(dá)到680℃分別放入電阻爐中保溫，將軋制機(jī)調(diào)試好后，將a356合金熔體從電阻爐內(nèi)取出澆到雙流股導(dǎo)流板上與水平線夾角為45°，矩形輥縫腔內(nèi)溫度控制為400℃，將合金溶體澆到雙流股導(dǎo)流板上端，經(jīng)過斜流板分流和匯流后流到凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫，矩形輥縫內(nèi)腔寬40cm，第一組矩形輥縫的高為0.5cm，此時(shí)軋機(jī)轉(zhuǎn)速為25r/min，軋機(jī)壓力為45mpa，在成型板件接觸到第二組軋機(jī)軋輥時(shí)，2024合金熔體以同樣步驟澆入，第二組矩形輥縫高1cm，與板件同時(shí)進(jìn)入軋機(jī)，軋制成雙層復(fù)合板。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例是具體實(shí)施鋁基層狀復(fù)合材料半固態(tài)成型的方法，其具體過程為：將a356鋁合金與2024鋁合金鑄錠分別放入預(yù)熱好的石墨坩堝中，并將石墨坩堝分別放入7.5kw的井式坩堝電阻爐中，熔煉溫度為750℃，合金熔體溫度達(dá)到750℃時(shí)，使用c2cl6分別金熔體進(jìn)行精煉、除氣，c2cl6的加入量為合金總質(zhì)量的1％，精煉完成之后，扒渣靜置處理。用熱電偶對合金熔體分別測溫，當(dāng)a356溫度達(dá)到660℃，2024溫度達(dá)到680℃分別放入電阻爐中保溫，將軋制機(jī)調(diào)試好后，將a356合金熔體從電阻爐內(nèi)取出澆到雙流股導(dǎo)流板上與水平線夾角為60°，矩形輥縫腔內(nèi)溫度控制為500℃，將合金溶體澆到雙流股導(dǎo)流板上端，經(jīng)過斜流板分流和匯流后流到凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫，矩形輥縫內(nèi)腔寬40cm，第一組矩形輥縫的高為0.7cm，此時(shí)軋機(jī)轉(zhuǎn)速為30r/min，軋機(jī)壓力為60mpa，在成型板件接觸到第二組軋機(jī)軋輥時(shí)，2024合金熔體以同樣步驟澆入，第二組矩形輥縫高1.5cm，與板件同時(shí)進(jìn)入軋機(jī)，軋制成雙層復(fù)合板。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例的具體過程為：將a356鋁合金與2024鋁合金鑄錠分別放入預(yù)熱好的石墨坩堝中，并將石墨坩堝分別放入7.5kw的井式坩堝電阻爐中，熔煉溫度為750℃，合金熔體溫度達(dá)到750℃時(shí)，使用c2cl6分別金熔體進(jìn)行精煉、除氣，c2cl6的加入量為合金總質(zhì)量的1％，精煉完成之后，扒渣靜置處理。用熱電偶對合金熔體分別測溫，當(dāng)a356溫度達(dá)到660℃，2024溫度達(dá)到680℃分別放入電阻爐中保溫，將軋制機(jī)調(diào)試好后，將2024合金熔體從電阻爐內(nèi)取出澆到雙流股導(dǎo)流板上與水平線夾角為45°，矩形輥縫腔內(nèi)溫度控制為400℃，將合金溶體澆到雙流股導(dǎo)流板上端，經(jīng)過斜流板分流和匯流后流到凹-凸軋輥組成的封閉的矩形輥縫，矩形輥縫內(nèi)腔寬40cm，矩形輥縫高0.2cm，此時(shí)軋機(jī)轉(zhuǎn)速為25r/min，軋機(jī)壓力為50mpa，在成型板件接觸到第二組軋機(jī)軋輥時(shí)，a356合金熔體以同樣步驟澆入，與板件同時(shí)進(jìn)入軋機(jī)，矩形輥縫高0.5cm，軋制成復(fù)合板。將軋制成型的復(fù)合板取出重復(fù)軋制，在第一組軋機(jī)的雙流股導(dǎo)流板澆入2024合金熔體，在其它參數(shù)不變的條件下，第一組輥縫與第二組矩形輥縫高均為0.7cm，疊軋成三層復(fù)合板。

如圖3所示，為半固態(tài)軋制成型a356/2024鋁合金三層復(fù)合板顯微組織。